Gratte-ciel - Définition

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- Introduction - Historique - Économie - Construction - Nombre de gratte-ciel - Variations géographiques - Records - Avantages et inconvénients des gratte-ciel - Projets

Construction

La tour traditionnelle

Les gratte-ciel sont traditionnellement construits sous forme d’une tour monolithique organisée autour d’un noyau central comprenant notamment les voies de circulation verticale (escaliers, ascenseurs) et les conduites (eau, réseaux électriques et de communication…). La structure porteuse peut être concentrée dans ce noyau central, ou répartie sur des piliers. Certains édifices ont également bénéficié d’une armature entièrement métallique.

En matière de construction, il y a une rivalité entre les tenants de la construction en béton, plus résistant au feu, et les tenants de la construction en acier. À l'origine, les gratte-ciel avaient une structure en acier, les murs n'étant pas porteurs. Pour les très grandes hauteurs, l'acier est souvent préféré, car le béton devient trop lourd, manque de flexibilité et n'est pas assez résistant.

Cependant, des bétons haute résistance ont été progressivement mis au point. Ainsi, pour pouvoir édifier la plus haute tour du monde, la Burj Khalifa, la filiale BTP de Samsung a mis au point un béton capable de supporter une pression de 800 kg au centimètre carré. 330 000 mètres cubes de béton auront été utilisés pour cette tour.

La concentration des circulations en un point du bâtiment pose le problème de son évacuation en cas d’urgence si ces circulations sont rendues impraticables (notamment à cause d’un incendie). De la même manière, la concentration des structures porteuses peut rendre le bâtiment vulnérable si elles sont endommagées. Un autre problème rencontré est l’éclairage des zones les plus centrales : au-delà d’une certaine distance, la lumière naturelle n’est plus suffisante pour qu’on puisse se passer d’éclairage artificiel.

Dans les zones hautement sismiques, comme le Japon, la construction d'immeubles de grande hauteur pose de redoutables problèmes de sécurité. Des systèmes complexes de vérins et de balanciers permettent aux immeubles de garder leur stabilité en cas de séismes.

Un gratte-ciel comme tout bâtiment peut durer plus de 100 ans. Les gratte-ciel de New York construits durant les années 1890 existent toujours (du moins les plus hauts). Très souvent, un gratte-ciel est détruit pour faire place à un immeuble plus élevé.

Styles de gratte-ciel

On peut classer les gratte-ciel en fonction de plusieurs styles ;

Taipei 101 en forme de pagode, style oriental.

Style néoclassique
Style néogothique, assez fréquent aux États-Unis jusque dans les années 1930
Style Beaux-Arts
Style Art déco, le style prépondérant durant l'entre-deux-guerres
Style international, le style dominant des années 1950 au début des années 1980
Style modernisme précoce
Style stalinien
Style brutaliste
Style expressionnisme structural
Style Post-modernisme, le style dominant depuis les années 1980.
Style déconstructiviste
Styles orientaux
Style arabo-islamique
Les arches
Formes hyperboloïdes
Formes torsadées
Formes triangulaires ou pyramidales

Nouvelles perspectives

La tour polycentrique

Une approche plus récente cherche à rompre avec cette conception monolithique, et propose d’organiser le bâtiment sous forme de modules constitués autour de plusieurs noyaux de circulations verticales. Chaque noyau deviendrait le point central d’une plus petite entité tout en constituant une sorte de « super-pilier » de l’ensemble. Les promoteurs de ce type de construction indiquent qu’un tel édifice serait moins susceptible de s’effondrer si l’un de ces piliers était endommagé, tout en vantant une capacité d’évacuation largement améliorée. Les espaces utiles du bâtiment sont répartis sous forme de « grappes » sur les piliers pour bénéficier au maximum de la lumière naturelle. De plus, un incendie survenant dans l’un des modules aurait peu de chances de se propager à d’autres zones de l’immeuble. La principale limitation de cette approche devient alors une occupation plus faible du volume total alloué au bâtiment. Ce concept n’a cependant pas encore été appliqué.

Gratte-ciel écologiques

Depuis quelques années il y a une très forte tendance à construire des immeubles qui s'inscrivent dans une démarche de développement durable. Ainsi sur certains gratte-ciel on trouve désormais des éoliennes, des panneaux solaires, des systèmes de récupération et de recyclage de l'eau, et aussi la présence de végétaux. Certains des gratte-ciel qui seront construits à La Défense en seront l'illustration.

Parmi les gratte-ciel écologiques construits ou en projet :

Le Burj al-Taqa, à Dubaï (Émirats arabes unis)
La Hearst Tower à New York (États-Unis), construite en 2006.
340 on the Park à Chicago (États-Unis), construit en 2007
Les Tours du Bahrain World Trade Center, à Manama (Bahrain), construites en 2008, équipé d'éoliennes.
Bank of America Tower (New York) (États-Unis), construite en 2008
La tour Oxygène à Lyon, 2010
La Strata Tower, Londres, 2010. Sera équipé d'éoliennes.
La Tour Lighthouse, à Dubaï (Émirats arabes unis), en construction. Sera équipé d'éoliennes.
La Tour de la Rivière des Perles, à Guangzhou (Chine), en construction
L'immeuble Hypergreen (France), en projet
La Tour Incity à Lyon, en projet

Cette dernière tour est bien représentative des différentes techniques utilisées pour réduire l'impact sur l'environnement ; Ainsi elle comporte notamment ;

Une structure triangulaire qui utilise 21 % d'acier en moins qu'une structure classique.
La présence de détecteurs de luminosité qui mesurent l'importance de l'éclairage naturel et qui automatiquement réduisent l'usage de la lumière électrique.
Un système sur le toit qui collecte l'eau de pluie et qui au lieu de la diriger vers le système d'égouts l'utilise pour les plantes et pour restaurer l'humidité perdue du fait du conditionnement de l'air.
La réduction au minimum des murs intérieurs pour maximiser la pénétration de la lumière naturelle.
Une ventilation naturelle.

Il y a des normes dans ce domaine telles que la norme HQE (Haute qualité environnementale) en France ou la norme LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) aux États-Unis.

Tours futuristes

Au Japon, les ingénieurs ont imaginé des tours de plusieurs milliers de mètres de hauteur tels que la X-seed 4000 qui comprendrait 800 étages sur 4 000 mètres.

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La tour polycentrique

Gratte-ciel écologiques

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Principaux concepteurs mondiaux

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